パワーインテグリティ | PCB設計ソリューション

設計の問題を手遅れになる前に対処する方法 1 min Thought Leadership 製造後の問題に悩まされることがないように、PCBの品質テストを超えてどのような対策を講じていますか？その鍵は分析の自動化にあります。続きを読んでさらに詳しく学びましょう。 “ 現在製造中のボードでPDN Analyzer^™を実行し、自分が犯したミスをすでに発見しました。ビアで覆われたフットプリントを持っていて、それらをブラインドビアにするのを忘れていました。その結果、パワープレーンが消費されてしまっていました。製造に入る前にこれらの問題を特定するのに非常に役立つツールであることが証明されています。” RFエンジニア - 政府契約業者誰もが同じ悪夢を見ます。新しくリリースした製品が、高価なエラーのために現場での対応が必要になったり、何時間もかけて設計した製品がリコールされなければならなくなったりするニュースの悪い側で目覚めることです。これらの状況は、会社全体に悪影響を及ぼす可能性があります。そして、消費者が声を上げるこの時代には、世界中の人々が見ることができるヘイトフィルドのハッシュタグを着地させるかもしれません。このシナリオを考えると、現場でのエラーの影響を軽減するために何かできることはあるのか、それともそれが運が味方しない時のエンジニアリングの性質なのかと疑問に思います。現場での災害への伝統的な道あなたはボードの加速寿命試験の最終結果を受け取ったばかりで、すべてが良好で生産の準備が整っているように見えます。この寿命試験プロセスの背後にある前提はかなり単純です - 生産に相当するプロトタイプが品質テストフェーズを通過すれば、信頼性の高いPCBを持つことになるはずですよね？間違いです。実際には、PCBが現場でさまざまな条件と使用ケースの下で耐える長期間のストレスをテストすることは不可能です。今日私たちが設計する製品は、主に密度と速度によって駆動される増加したICの消費電力を持っています。そして、この増加した密度と速度のニーズを、電力需要の削減と組み合わせると、電力分配ネットワーク（）は、増加する電流速度でより低い電圧を供給する電圧レールの複雑な迷路になります。この高電流密度の混合物を投げ合わせると、次のような状況に自分自身を見つけるかもしれません：ピンチポイントからのPCBの剥離と融合。熱による銅の抵抗の増加が起こり、電圧の低下を引き起こす。熱の影響により、ますます複雑な電力管理の課題が増加。増加したボード密度と速度を低消費電力でナビゲートすることは容易な作業ではありません。では、保守的な経験則や限定的なプロトタイプシミュレーションに頼ることなく、ボードに十分な金属を提供したことを確認するためには、どうすればよいのでしょうか？生産前ではなく、生産後の変更を理解する

わずか4つのステップで電源分配ネットワークを最適化する方法 1 min Thought Leadership 最近の設計者は、電源分配ネットワーク（PDN ）インテグリティという、従来考える必要のなかった問題に直面しています。私たちは皆、何十年もの間、シグナルインテグリティーの必要性を感じてきましたが、その間、パワーインテグリティーは、脇に置かれてきました。従来は、専用の電源プレーンを使用するスペースが多くありました（動作に必要なものをデザインに容易に含めることができました）。しかし、設計の物理的な制限を押し広げ、より小さなフォームファクターに、より多くのコンポーネントを詰め込み続ける中、フォームファクターの縮小を続けながらPDN を最適化する方法が必要となっています。物理的な試作やシミュレーションのエキスパートに頼らないで、設計環境で直接、電源プレーンの形を最適化できれば、どうでしょう? PDN Analyzer powered by CST^® は、Altium Designer ワークスペース内でPDN インテグリティーへの道を提供します。従来は非常に長く骨の折れた解析プロセスを、単一の設計環境で完了できる複数のステップに分割できるようになりました。リアルタイムで変更を行い、解析を再実行できます。 PDN Analyzer を使って、わずか 4 つのステップで簡単に PDN を最適化できる方法を説明します。

PCBデザイナーのためのPDNの基礎 1 min Whitepapers PCBデザイナーが「PDN」または「Power Distribution Network（電力分配ネットワーク）」という用語を聞くと、ボード線図やブラックマジック、その他の神秘的で怖いものを想像するかもしれません。実際には、PDNの目標は、PDNの性能に影響を与えるPCB設計のほとんどの側面と同じくらい単純です。この論文では、ほとんどのPDN設計のさまざまな側面と、PCB設計ソフトウェアがそれらにどのように影響を与えるかを説明します。全体的な目標：すべての負荷に十分な電流と電圧を供給する電力分配ネットワークの基本的な目標は非常に単純です - すべての負荷にその動作要件を満たすために十分な電流と電圧を提供することです。PDNの全体設計、電圧レギュレーター、オンダイデカップリング、パッケージング、コンポーネントの取り付けなどを含む、は非常に難しい科学であり、特別な訓練と経験が必要ですが、PCBのPDN性能を最適化することは、PCBデザイナーができることに限りがあるため、それほど複雑ではありません。この論文では、PCBレイアウト内で考慮すべきことに焦点を当て、PCB設計がすべての負荷に十分な電流と電圧を提供することを確実にします。要件1：ソースと負荷の間に十分な金属を確保する PDN設計において最も重要な側面は、各電源とそれに対応する負荷の間に十分な金属（通常は銅）があることを確保することです。明るい面では、名目上のコストで、IPC-2152はこれを行う方法に関してかなり直接的なガイドラインを提供します。最大想定電流と許容温度上昇を考慮して、電源形状の最小幅が何であるべきかを仕様が教えてくれます。残念ながら、IPC-2152のみを使用する設計者は、 PCB設計ソフトウェアを過設計しながら、設計における問題点に気づかず、いくつかの制限を伴います。これには以下のようなものが含まれます： - IPC-2152の幅の推奨事項は非常に保守的です。これらは、隣接する銅がない2層ボードの熱的な最悪のシナリオを使用して計算されたもので、ユーザーは通常、最も保守的な仮定（例えば、許容される最小温度上昇）をします。IPC-2152のみを使用して作成された設計は、必要以上に大きな電源形状を持つ可能性があります。 - IPC-2152のビアの推奨事項は保守的です。これは特に問題となるのは、一つの電源レールのためのビアが上下の電源形状を貫通する可能性があるためで、したがってビアの数とサイズは最適化されるべきです。IPC-2152のみを使用して作成された設計は、必要以上に大きなビアや多くの電源ビアを持つ可能性があります。保守的な銅の流れ - IPC-2152は、最も単純な設計にのみ適用されます。ソースから負荷までの一貫した幅で、ビアによる穿孔やコンポーネントやその他の形状による狭窄がないものです。IPC-2152は、設計の電源形状の不備にどのように対処するかについての指針を示しません。 - IPC-2152は、関連する電源レールの配置についての洞察を提供しません。電圧レギュレータは、入力から出力まで、場合によってはフィードバックを含む、それらに関連するさまざまな電源形状に対して特定の要件を持つことがよくあります。設計者は、電源（およびグラウンド）レールのサイズと形状を最適化するためのより良いツールが必要です。これは一般に「PI-DC」または「IRドロップ」と呼ばれます。Altiumは、PDN要件をできるだけ簡単に満たすために、この機能をPDN

DC Analysis of a PDN: Essentials for the Digital Designer

デジタル設計者に不可欠なPDNのDC解析 1 min Whitepapers はじめに電源供給ネットワーク(PDN)のDC解析は、通常「IRドロップ」、「DCパワーインテグリティ」、「PI-DC」と呼ばれますが、以下の基本的な問題について、デジタル(またはアナログ)設計者が解説します。各負荷に十分な電圧を供給するため、ソースと負荷の間に十分な銅箔を配置しているか？電源、GND領域が十分か？ビアの数、またビアの大きさは十分か？ PDN shape(領域)をうまく最適化できるか？デザインのどの部分が最も過熱しやすいか？ GND shapeに何かを接続したか？多くのデジタル設計者は、精密なシグナルインテグリティ解析の必要性や、PDNのAC関連要素(例えば、デカップリングコンデンサーがいくつ必要か)を理解することの重要性は認識していますが、DCのPDN(PI-DC)解析にはほとんど目を向けません。しかしながら、PI-DC解析は、設計の品質の基本的理解を可能にし、高価な設計の基板面積やレイヤーを節約してコスト効率の高いデジタル設計を実現できるので、やはり重要です。PI-DC解析が答えられる基本的な問題は、比較的単純です。例えば、「各負荷に十分な電圧を供給するため、ソースと負荷の間に十分な金属(この場合はほぼ例外なく銅)を配置しているか？」といったものです。しかしながら、今日の小型化された統合設計の世界では、この問題に正確に答えることで、成功と失敗の違い示すことができます。つい最近まで、デジタル設計はデスクトップPCと大型サーバーなど、ラージフォームファクターによって左右されていました。それらの設計では、金属レイヤー全体を電源供給専用にして、電源と負荷の間の電圧降下を最小限に抑えることができました。電力供給に十分過ぎる領域が割り当てられた場合、保守的な経験則を使用した見積りでは、領域の大きさはあまり問題にはなりませんでした。デジタル設計者は、電源供給shapeを最適化して、その領域とレイヤーを最小化することについてほとんど考えることなく、DC電源の供給が「十分」であることのみ確認していました。そのような時代は終わりました。サーバーの設計ですら非常に高密度になり、基板面積は、過度に保守的な設計慣習によって無駄使いできない貴重な要素になっています。電源供給用の金属が全て「不可欠」である現在、レイヤーを追加したり基板サイズを大きくする余裕はありません。PI-DC解析は、電源供給金属が十分であるだけでなく、必要であることを確認する非常に高度な機能です。(※続きはPDFをダウンロードしてください) 今すぐAltium Designerの拡張機能である PDN Analyzer